JPH10103661A - Ｃｏセンサ付燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＯセンサのゼロ点補正回路等を必要とせ
ず、かつ、ＣＯセンサ出力に基づく安全動作の信頼性が
高いＣＯセンサ付燃焼装置を提供する。 【解決手段】 メインの給湯熱交換器３と燃焼排気ガス
の排気出口９との間に排気混合を促進する仕切り板状の
排気偏向板８を設け、この排気偏向板８を挟んで屈曲し
た排気通路５をメインの給湯熱交換器３の上側に形成す
る。排気偏向板８の上側に排気潜熱回収用の潜熱回収用
熱交換器４を設けてその出口側21にメインの給湯熱交換
器３の入口側18を接続し、潜熱回収用熱交換器４を通っ
て排気出口９に至る排気通路５の排気後流側にＣＯセン
サ６を設ける。排気偏向板８を潜熱回収用熱交換器４で
発生するドレン排水の排水受けとし、ドレン排水をドレ
ン管15により装置外部に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一酸化炭素ガス
（ＣＯガス）の濃度を検出する一酸化炭素ガス検出セン
サ（ＣＯセンサ）を備えたＣＯセンサ付燃焼装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスや石油を燃料とする給湯器、風呂
釜、暖房機等の燃焼装置には、燃焼室から出る排気ガス
（燃焼排気ガス）中のＣＯ濃度（ＣＯガス濃度）を検出
するＣＯセンサが設けられた燃焼装置があり、ＣＯセン
サにより排気ガス中のＣＯガス濃度を検出して、ＣＯ検
出濃度が所定の基準濃度を越えたときに警報を発した
り、燃料供給遮断等の安全動作が行われるようになって
いる。

【０００３】図３には、この種のＣＯセンサ付燃焼装置
の一例として、従来のＣＯセンサ付給湯器の構成例が示
されている。同図において、燃焼室10には給湯燃焼を行
うバーナ１が設けられており、バーナ１にはガス管24か
らの燃料ガスと、バーナ１の下部側に設けられた燃焼フ
ァン23からの燃焼用の空気とが供給されるようになって
いる。バーナ１の上部側には、バーナ１の燃焼によって
加熱される給湯熱交換器３ａが配設されており、給湯熱
交換器３ａの入口側18には給水管11が接続されており、
給湯熱交換器３ａの出口側19には給湯管12が接続されて
おり、この給湯管12は台所等の所望の給湯場所に導かれ
ている。

【０００４】また、給湯熱交換器３ａには複数のフィン
13が設けられている。その上方側の燃焼排気ガスの排気
出口９との間には、排気混合を良くするための仕切り板
状の排気偏向板８が設けられ、給湯熱交換器３ａから排
気出口９に至る空間内に排気偏向板８を挟んで屈曲した
排気通路５が形成されている。この排気通路５には、例
えばその出口側にＣＯセンサ６が設けられており、前記
排気偏向板８によって排気混合が促進された燃焼排気ガ
スが、同図の矢印Ａに示すように排気通路５を通って混
合されて排気出口９から排出されるときに、排気ガスが
ＣＯセンサ６内に取り込まれ、ＣＯセンサ６によって排
気ガス中のＣＯガス濃度が検出されるようになってい
る。

【０００５】なお、同図には図示されていないが、前記
給湯熱交換器３ａの入口側18には入水温度を検出する入
水温度センサが給湯熱交換器３ａの出口側19には出湯温
度を検出する出湯温度センサがそれぞれ設けられてい
る。

【０００６】この種の給湯器には、図示されていない制
御装置が設けられており、給湯管12の出口側に設けられ
ている給湯栓（図示せず）が開かれると、給水管11から
の給水が給湯熱交換器３ａ内に通され、前記出湯温度セ
ンサ（図示せず）によって検出される出湯検出温度が、
リモコン（図示せず）等によって設定される給湯設定温
度となるように、制御装置による制御に従ってバーナ１
の燃焼が行われ、給湯熱交換器３ａが加熱される。ま
た、このとき、ＣＯセンサ６によって排気ガス中のＣＯ
濃度の検出が行われ、このＣＯ検出濃度に基づいて前記
のような安全動作が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な燃焼装置において、ＣＯセンサ６が設けられているＣ
Ｏセンサ設置領域は、給湯熱交換器３ａの上方側の排気
通路５内であり、このＣＯセンサ６の設置領域の温度
は、例えばバーナ１の燃焼状態等によって大きくばらつ
き、一般に、60℃〜250 ℃までの範囲内で変わることが
知られている。

【０００８】一方、ＣＯセンサ６は、その感度が温度依
存性を有しており、ＣＯ濃度が同じであっても、ＣＯセ
ンサ６の設置領域の温度によってＣＯセンサ出力が大き
く異なる。例えば従来の燃焼装置に用いられているＣＯ
センサ６の一例として、排気ガス中のＣＯ濃度が3000pp
m のときに、そのＣＯセンサ出力が、60℃では約2.8Ｖ
であるのに対し、220 ℃では約2.0 Ｖのものがある。

【０００９】そのため、このような感度の温度依存性を
有するＣＯセンサ６を燃焼装置に設けて排気ガス中のＣ
Ｏ濃度を検出しようとすると、そのままではＣＯセンサ
６によるＣＯ検出濃度の信頼性がないために、例えばＣ
Ｏセンサ６の設置領域の温度範囲内の各温度に対応させ
てＣＯセンサ６のゼロ点補正等を行うことが必要とな
る。そこで、従来のＣＯセンサ付燃焼装置においては、
例えば図４に示すような、ＣＯセンサ６のゼロ点補正を
行うための温度補正回路25を備えた回路をＣＯセンサ６
に設けており、そのため、従来のＣＯセンサ付燃焼装置
におけるＣＯセンサ出力の検出回路構成が複雑化し、Ｃ
Ｏセンサコストが高くなり、ＣＯセンサ付燃焼装置のコ
ストも高くなってしまうといった問題があった。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、ＣＯセンサのゼロ点
補正を行うための回路等を必要とせず、ＣＯセンサ出力
の検出回路構成が簡単でコストが安く、かつ、ＣＯセン
サの検出出力に基づく安全動作の信頼性が高いＣＯセン
サ付燃焼装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成により課題を解決するため
の手段としている。すなわち、第１の発明は、燃焼ガス
中の顕熱を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃
焼排気ガスの排気出口との間に排気混合を良くするため
の仕切り板状の排気偏向板が設けられ、該排気偏向板の
上側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けら
れて該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交
換器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通っ
て前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排
気ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられて
いる構成をもって課題を解決する手段としている。

【００１２】また、第２の発明は、燃焼ガス中の顕熱を
吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガス
の排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り板
状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器から
前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで屈
曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上側
には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられて
該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換器
の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って前
記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気ガ
ス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられている
構成をもって課題を解決する手段としている。

【００１３】さらに、第３の発明は、燃焼ガス中の顕熱
を吸収するメインの熱交換器とその上方側の燃焼排気ガ
スの排気出口との間に排気混合を良くするための仕切り
板状の排気偏向板が設けられ、前記メインの熱交換器か
ら前記排気出口に至る空間内に前記排気偏向板を挟んで
屈曲した排気通路が形成されており、該排気偏向板の上
側には排気潜熱回収用の潜熱回収用熱交換器が設けられ
て該潜熱回収用熱交換器の出口側に前記メインの熱交換
器の入口側が接続され、該潜熱回収用熱交換器を通って
前記排気出口に至る前記排気通路の排気後流側には排気
ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサが設けられてお
り、前記排気偏向板は前記潜熱回収用熱交換器で発生す
るドレン排水を受けるドレン排水受けと成し、該排気偏
向板で受けたドレン排水を燃焼装置の外部に排出するド
レン排出手段が設けられていることを特徴として構成さ
れている。

【００１４】上記構成の発明において、メインの熱交換
器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に排気
偏向板が設けられてこの排気偏向板を挟んだ排気通路が
形成され、排気偏向板の上方側には排気潜熱回収用の潜
熱回収用熱交換器が前記メインの熱交換器と接続状態で
設けられているために、この潜熱回収用熱交換器を通っ
て排気出口に至る排気通路の排気後流側に達する排気ガ
スは、潜熱回収用熱交換器を通ることにより潜熱が回収
されてその温度が下げられる。そのため、この潜熱回収
用熱交換器を通って排気出口に至る排気通路の排気後流
側のＣＯセンサ設置領域は、メインの熱交換器が加熱さ
れても高温になることはなく、ＣＯセンサ設置領域の温
度ばらつき範囲は非常に小さくなる。

【００１５】したがって、本発明においては、従来のＣ
Ｏセンサ付燃焼装置のように、ＣＯセンサの設置領域の
温度ばらつき範囲が非常に大きく、それにより、ＣＯセ
ンサ出力の温度依存性に伴い、同じＣＯ濃度であっても
ＣＯセンサ出力が大きくばらつくといったことはなくな
り、ＣＯセンサの温度依存性を補償するためのゼロ点補
正回路等を設ける必要がなくなる。そのため、ＣＯセン
サ出力の検出回路構成が簡略化され、ＣＯセンサおよび
燃焼装置のコストが安くなり、しかもＣＯセンサ出力に
基づく安全動作の信頼性が高まり、上記課題が解決され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図１には、本発明に係るＣＯセンサ
付燃焼装置の一実施形態例の要部構成が示されている。
同図に示すように、本実施形態例の燃焼装置も、図３に
示した従来のＣＯセンサ付燃焼装置と同様に、給湯熱交
換器３ａを有し、その上方側に排気偏向板８を挟んで屈
曲した排気通路５を形成し、この排気通路５にＣＯセン
サ６を設けたＣＯセンサ付給湯器である。

【００１７】本実施形態例が従来例と異なる最も特徴的
なことは、給湯熱交換器３ａを、燃焼ガス中の顕熱を吸
収するメインの給湯熱交換器（メインの熱交換器）３と
成し、このメインの給湯熱交換器３ａの上方側に接続さ
れて排気潜熱回収用の機能を果たす潜熱回収用熱交換器
４が、排気偏向板８の上側に設けられており、この潜熱
回収用熱交換器４を通って排気出口９に至る排気通路５
の排気後流側の隅部空間にＣＯセンサ６が設けられてい
ることである。

【００１８】なお、潜熱回収用熱交換器４には複数のフ
ィン14が設けられており、この潜熱回収用熱交換器４の
出口側21にメインの給湯熱交換器３の入口側18が接続さ
れ、潜熱回収用熱交換器４の入口側20に給水管11が接続
されている。

【００１９】また、本実施形態例では、排気偏向板８
が、潜熱回収用熱交換器４で発生するドレン排水を受け
るドレン排水受けと成しており、排気偏向板８の基端側
16は排気偏向板８の先端側17よりも低くなるように傾斜
した状態で排気偏向板８が取り付けられており、排気偏
向板８の基端側16には、排気偏向板８で受けたドレン排
水を燃焼装置の外部に排出するドレン排出手段としての
ドレン管15が設けられている。

【００２０】本実施形態例の上記以外の構成は従来例と
同様に構成されており、本実施形態例においても、従来
例と同様に、図示されていない制御装置による制御に従
って給湯燃焼運転が行われるが、本実施形態例では、メ
インの給湯熱交換器３の入口側18に潜熱回収用熱交換器
４が設けられているために、バーナ１の燃焼による排気
ガスが潜熱回収用熱交換器４を通るときに、排気ガスは
潜熱回収用熱交換器４のフィン14によって拡散され、ま
た、給水管11から潜熱回収用熱交換器４内の水管を通る
水によって排気ガス中の水蒸気が保有している潜熱が奪
われる（回収される）。

【００２１】そのため、排気ガスが潜熱回収用熱交換器
４を通って排気出口９に至る排気通路５の排気後流側に
達するときには、その熱が潜熱回収用熱交換器４によっ
て奪われて、例えば30℃〜60℃といった低い温度とな
り、ＣＯセンサ６の配置領域の温度ばらつき範囲は非常
に小さいものとなる。

【００２２】また、この潜熱回収用熱交換器４の潜熱回
収機能によって排気ガス中の水蒸気が保有している潜熱
が奪われると、周知の如く、ドレンが発生するが、この
ドレン排水は、ドレン排水受けと成している排気偏向板
８によって受けられ、排気偏向板８の傾斜によってドレ
ン管15側に導かれ、ドレン管15を通って給湯器の外部に
排出される。

【００２３】一方、前記の如く、潜熱回収用熱交換器４
の水管を通った水は、その温度が高められた状態で、メ
インの給湯熱交換器３に入っていき、さらにメインの給
湯熱交換器３を通るときに、バーナ１の燃焼火力でもっ
て加熱されて設定温度の湯が作り出され、給湯管12から
給湯される。

【００２４】本実施形態例によれば、上記動作により、
潜熱回収用熱交換器４の潜熱回収機能によって、ＣＯセ
ンサ６が設けられている排気通路５の排気後流側（潜熱
回収用熱交換器４を通って排気出口９に至る領域）の温
度は殆どばらつくことなく、常温に近いほぼ一定の低い
温度に保たれるために、ＣＯセンサ６の感度の温度依存
性に起因してＣＯセンサ６のＣＯセンサ出力が大きくば
らつくことはない。そのため、例えばＣＯセンサ６のゼ
ロ点補正のために、図４に示した温度補正回路25等を有
する回路をＣＯセンサ６に設ける必要はなくなり、ＣＯ
センサ出力の検出回路構成を簡略化することができる。

【００２５】また、本実施形態例によれば、潜熱回収用
熱交換器４を設けて給水管11からの水を潜熱回収用熱交
換器４を介してメインの給湯熱交換器３に導入すること
により、給水管11からの水をメインの給湯熱交換器３に
直接導入するときに比べ、メインの給湯熱交換器３への
入水温度を高めることができるために、高位発熱量（総
発熱量）ベースで熱効率を例えば約90％まで向上させる
ことが可能となり、給湯器の熱効率を非常に向上させる
ことができる。しかも、この潜熱回収用熱交換器４を通
して排気ガスを排気出口９から排出することにより、潜
熱回収用熱交換器４のフィン14によって排気ガスを拡散
させ、ＣＯ濃度を均一にすることができるために、ＣＯ
センサ６による排気ガス中のＣＯ濃度の検出をより一層
正確に行うことができる。

【００２６】さらに、本実施形態例によれば、排気偏向
板８が、潜熱回収用熱交換器４で発生するドレン排水を
受けるドレン排水受けと成しているために、ドレン排水
を排気偏向板８によって確実に受け止め、ドレン管15を
通して給湯器の外部へ排出することが可能となり、この
ように、ドレン排水の処理も的確に行うことができる。
また、排気偏向板８をドレン排水受けと兼用させること
により、排気偏向板８とは別個にドレン排水受けを設け
る場合に比べ、給湯器の装置構成を簡単なものとするこ
とができる。

【００２７】以上のように、本実施形態例によれば、従
来のＣＯセンサ付給湯器に必要であったＣＯセンサのゼ
ロ点補正回路等を必要とせず、ＣＯセンサコストが安
く、かつ、ＣＯセンサの検出出力に基づいて行われる安
全動作の信頼性も高く、しかも、簡単な装置構成で熱効
率が高くコストの安い非常に優れた給湯器とすることが
できる。

【００２８】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記実施形態例では、ＣＯセンサ６は、排気通路５の排気
後流側の隅部空間に設けたが、ＣＯセンサ６は必ずしも
排気通路５の隅部空間に設けるとは限らず、潜熱回収用
熱交換器４を通って排気出口９に至る排気通路５の排気
後流側に設ければよい。例えば、図２に示すように、排
気出口９が給湯器の中央側に設けられている場合には、
ＣＯセンサ６を排気出口９の手前側に設けてもよい。

【００２９】また、上記実施形態例では、排気偏向板８
で受けたドレン排水を燃焼装置の外部へ排出するドレン
排出手段としてドレン管15を設けたが、ドレン排出手段
は必ずしもドレン管15とするとは限らず、適宜設定され
るものである。

【００３０】さらに、上記実施形態例では、燃焼装置と
して、ガスを燃料とする給湯器を対象にして説明した
が、本発明のＣＯセンサ付燃焼装置は、ガス以外の燃料
を燃料とする給湯器でもよく、給湯器以外の風呂釜、冷
房機、暖房機、冷暖房機、空調機等の様々なＣＯセンサ
付燃焼装置にも適用されるものである。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、排気ガス中のＣＯ濃度
を検出するＣＯセンサを、メインの熱交換器に接続され
る潜熱回収用熱交換器を通って排気出口に至る排気通路
の排気後流側に設けることにより、潜熱回収用熱交換器
の潜熱回収機能によって、ＣＯセンサ設置領域の温度が
高温となることを抑制し、ＣＯセンサ設置領域の温度を
ばらつきの少ない低い温度（例えば室温に近い温度）に
保てるようにしたものであるから、従来のＣＯセンサ付
燃焼装置のように、ＣＯセンサ出力の温度依存性を補正
するためのゼロ点補正回路等を設ける必要はなくなり、
装置の回路構成を簡略化することができる。

【００３２】また、本発明によれば、前記の如く、ＣＯ
センサ設置領域の温度ばらつきが非常に少ないために、
温度補正回路を設けなくとも信頼性の高いＣＯセンサ出
力を得ることができるし、排気ガスが潜熱回収用熱交換
器を通ってＣＯセンサ設置領域に達するようにすること
で、潜熱回収用熱交換器のフィンによって排気ガスの拡
散効率も高め、排気ガス中のＣＯ濃度を均一にした状態
でＣＯセンサによるＣＯ濃度検出を行うことができるた
めに、ＣＯセンサによるＣＯ濃度の検出を非常に信頼性
の高いものとすることができる。したがって、このＣＯ
センサ出力に基づいて行われる燃焼装置の安全動作も非
常に的確に行うことが可能となり、その信頼性も向上さ
せることができる。

【００３３】さらに、本発明によれば、メインの給湯熱
交換器に潜熱回収用熱交換器を接続することにより、排
気ガス中の水蒸気が保有する潜熱を潜熱回収用熱交換器
によって回収し、入水温度を高めた状態でメインの給湯
熱交換器に入水することができるために、熱交換器の高
位発熱量ベースの熱効率を向上させることができる。

【００３４】さらに、本発明によれば、排気混合を良く
するために、メインの熱交換器とその上方側の燃焼排気
ガスの排気出口との間に設けた排気偏向板を、潜熱回収
用熱交換器で発生するドレン排水を受けるドレン排水受
けとして兼用したために、排気偏向板とは別個にドレン
排水受けを設けて燃焼装置を構成する場合に比べ、装置
構成を簡略化することができるし、コストも安くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＣＯセンサ付燃焼装置の一実施形
態例を示す要部構成図である。

【図２】本発明に係るＣＯセンサ付燃焼装置の他の実施
形態例におけるＣＯセンサ配設状態例を示す説明図であ
る。

【図３】従来のＣＯセンサ付燃焼装置の一例を示す要部
説明図である。

【図４】従来のＣＯセンサ付燃焼装置に設けられている
ＣＯセンサ出力検出回路の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ バーナ ３ メインの給湯熱交換器 ４ 潜熱回収用熱交換器 ５ 排気通路 ６ ＣＯセンサ ８ 排気偏向板 ９ 排気出口 13，14 フィン 15 ドレン管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱
   交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に
   排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設
   けられ、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用の潜熱
   回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換器の出
   口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続され、該潜
   熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る前記排気
   通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を検出する
   ＣＯセンサが設けられていることを特徴とするＣＯセン
   サ付燃焼装置。
2. 【請求項２】 燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱
   交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に
   排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設
   けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る
   空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形
   成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用
   の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換
   器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続さ
   れ、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る
   前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を
   検出するＣＯセンサが設けられていることを特徴とする
   ＣＯセンサ付燃焼装置。
3. 【請求項３】 燃焼ガス中の顕熱を吸収するメインの熱
   交換器とその上方側の燃焼排気ガスの排気出口との間に
   排気混合を良くするための仕切り板状の排気偏向板が設
   けられ、前記メインの熱交換器から前記排気出口に至る
   空間内に前記排気偏向板を挟んで屈曲した排気通路が形
   成されており、該排気偏向板の上側には排気潜熱回収用
   の潜熱回収用熱交換器が設けられて該潜熱回収用熱交換
   器の出口側に前記メインの熱交換器の入口側が接続さ
   れ、該潜熱回収用熱交換器を通って前記排気出口に至る
   前記排気通路の排気後流側には排気ガス中のＣＯ濃度を
   検出するＣＯセンサが設けられており、前記排気偏向板
   は前記潜熱回収用熱交換器で発生するドレン排水を受け
   るドレン排水受けと成し、該排気偏向板で受けたドレン
   排水を燃焼装置の外部に排出するドレン排出手段が設け
   られていることを特徴とするＣＯセンサ付燃焼装置。